短纤维增强橡胶复合材料研究进展

综述了短纤维增强橡胶复合材料制备过程中短纤维的预处理、短纤维的混合、分散、取向方法及影响因素 。

纳米短纤维增强橡胶复合材料的研究进展

介绍了常用的纳米短纤维及其橡胶复合材料,概述了纳米短纤维在橡胶基体中的分散方法、表面改性与取向以及复合材料的力学性能和功能特性等方面的研究进展,指明了纳米短纤维增强橡胶复合材料的发展方向和应用前景。

基于横观各向同性超弹性理论的短纤维增强橡胶本构模型的建立与应用

提出了一种能够表征短纤维增强橡胶的横观各向同性超弹性本构模型,并结合试验体系,对其在数值分析中的应用方法和效果进行了研究。基于连续介质力学理论,建立了横观各向同性材料的应变能函数,推导得到不同变形形式下的应力应变关系,给出材料参数辨识试验方法,并成功应用于某短纤维增强橡胶测试中,得到表征其超弹性特性的相关材料参数。利用有限元软件ANSYS对不同纤维排布方向的单轴拉伸和平行纤维方向的平面拉伸进行仿真计算,并对比相应试验数据,以验证材料参数的可靠性。最后基于已验证的本构模型,建立了某铣槽装备减振环仿真模型,并对其进行了校核计算。研究结果表明,本文提出的本构模型能够有效表征短纤维增强橡胶的静态力学特性并且方便嵌入现有的有限元软件中,具有材料参数少、测试简便和结果准确等特点,工程实用性强。

非石棉短纤维增强橡胶密封板材的压缩成张工艺设计

设计出了非石棉短纤维增强橡胶密封板材的压缩成张生产工艺 ,并确定了主要生产工艺参数。该生产工艺包括基体粘合剂炼制、非石棉纤维处理、拌料、成型和硫化 5部分 ,生产出的非石棉橡胶密封板材可以替代传统石棉橡胶密封板材 ,并具有较好的综合性能。

短纤维增强发泡橡胶复合材料高低温拉伸性能

为开发新型耐高温和耐低温材料提供理论依据,对同一发泡率、不同纤维体积分数和同一纤维体积分数、不同发泡率的锦纶短纤维增强发泡橡胶复合材料（以下简称SFRFRC）在213-398 K温度下的拉伸性能进行测试。结果表明：常温下,增大短纤维体积分数和减小发泡率均能提高材料的拉伸性能;在不同温度下,短纤维增强发泡橡胶复合材料的初始模量、断裂强度均随着温度的升高而减小,而断裂伸长率随着温度的升高先增大后减小,玻璃化转变温度在213-233 K之间。同时,短纤维的添加虽未改变SFRFRC的玻璃化转变温度,但使玻璃化转变温度范围变宽。温度为398 K时,SFRFRC的初始模量、断裂强度、断裂伸长率均达到最低值,这与橡胶的硫化温度有关,橡胶的硫化温度为423 K,越接近硫化温度,SFRFRC的拉伸性能就越差。

短纤维增强发泡橡胶复合材料高低温压缩性能

为开发新型耐高温和耐低温材料提供理论依据,对同一发泡率、不同纤维体积分数和同一纤维体积分数、不同发泡率的锦纶短纤维增强发泡橡胶复合材料（以下简称SFRFRC）在213-398 K温度下的压缩性能进行测试。结果表明：在213 K时,SFRFRC的压缩性能发生明显变化,已经由高弹态转变为玻璃态,而玻璃化转变温度在213-233 K之间。纤维体积分数和发泡率均对SFRFRC的耐低温性能有很大影响。短纤维的添加和适当改变发泡率都明显改善了SFRFRC在低温下的压缩性能。在定160 N和5 mm条件下,同一发泡率、不同纤维体积分数的SFRFRC,压缩永久变形随着纤维体积分数的增加而呈指数下降;而5%纤维体积分数、不同发泡率的SFRFRC,压缩永久变形随着发泡率的增大而增大。

马来酸酐接枝天然橡胶的制备及应用研究

以过氧化二异丙苯(DCP)为引发剂,在转矩流变仪中以马来酸酐(MAH)单体对天然橡胶(NR)进行接枝改性。通过傅里叶变换红外光谱对接枝物进行了定性表征;采用化学滴定法测定了反应产物中MAH的接枝率和接枝效率。研究了MAH单体用量、DCP用量、反应温度、转子转速等因素对反应产物接枝率和接枝效率的影响,研究结果表明,以转矩流变仪作为反应器,NR为100份(质量份数,以下同此),MAH和DCP分别为5份、0.75份,温度为130℃,转子转速为50 r/min的条件下反应3min,产物接枝率和接枝效率较高,分别为1.45%和30.63%。将所制备的马来酸酐接枝天然橡胶(NR-g-MAH)应用于尼龙短纤维增强天然橡胶复合材料(NR/SF)体系中,可有效改善尼龙短纤维与NR基体间的界面结合。

固体发动机绝热层横观各向同性超弹性本构模型

固体火箭发动机绝热层因内部存在短纤维,其力学行为难以准确表征,为了建立考虑短纤维影响的本构模型,针对芳纶短纤维增强三元乙丙橡胶材料开展了平行于压延方向(0°)与垂直于压延方向(90°)的拉伸试验,验证了绝热层材料内部短纤维近似定向分布的假设;同时基于断面SEM图像分析了绝热层材料的纤维抽离、纤维断裂、基体损伤等失效行为。基于试验观测,在应变能密度函数中引入纤维项,建立了适用于绝热层材料的横观各向同性超弹性本构模型,并通过0°、45°和90°单轴拉伸试验验证了该模型的准确性,不同角度预测误差均在10%以内。最后,利用该模型给出了在不同方向上绝热层简单变形的应力响应表达式。